超級鐵素體不銹鋼產生于20世紀70~80年代,當時工業發展急需能適應各種水質條件的換熱器材料,尤其是以海水為冷卻介質的電廠表面冷凝器。為此,許多國家開發了高鉻鉬的超級鐵素體不銹鋼,即鉻:>25%、鉬:>2%,其耐點蝕和耐縫隙腐蝕的性能遠優于常規鐵素(su)體不(bu)銹鋼,相當于超級(ji)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼,其耐點蝕指數PREN(wc+3.3wmo)≥35,最高可達40以上。表9.31為已商業化的超級鐵素體不銹鋼的化學成分。


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  超級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)按碳(tan)、氮(dan)(dan)含量的不同,可區分為高純和一般(ban)純度兩類。前者碳(tan):≤0.01%、氮(dan)(dan):≤0.015%、碳(tan)+氮(dan)(dan):≤0.01%;后者采(cai)(cai)用(yong)加(jia)(jia)入(ru)Ti、Nb穩(wen)定化(hua)(hua)措施(shi)以防(fang)止敏化(hua)(hua)后耐(nai)蝕性(xing)降低。高純超級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)性(xing)能好,但生(sheng)產成本(ben)偏(pian)高,除在(zai)特殊情況(kuang)下(xia)一般(ban)不被采(cai)(cai)用(yong);一般(ban)純度并加(jia)(jia)人(ren)穩(wen)定化(hua)(hua)元素一類,可采(cai)(cai)用(yong)通用(yong)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)裝備進行生(sheng)產,其性(xing)能亦可達到高純度類的水平,因(yin)此采(cai)(cai)用(yong)較多(duo)。GB/T 4237-2015和GB/T 3080-2015納入(ru)了4個超級(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(見表9.6)。




  由于電力行業使用鐵素體不銹鋼制作熱交換器和冷凝器用不銹鋼焊(han)管日益增多,以替代銅材、鈦合金,我國制定了GB/T 30066-2013《熱交換器和冷凝器用鐵素體不銹鋼焊接(jie)鋼管》,共列入了23個牌號,其中低鉻類5個、中鉻類6個、高鉻類4個,其余8個為超級鐵素體不銹鋼,超級鐵素體不銹鋼用于氯離子濃度高的海水等介質。外徑不大于60mm、壁厚不大于2.7mm時,鋼管應以冷軋鋼帶為原料,采用不添加填充金屬的自動焊接方法制造。


  GB/T 30066-2013中列人的8個超級鐵素體不銹鋼牌號為008Cr27Mo、022Cr27Ni2Mo4NbTi、022Cr29Mo4NbTi、008Cr30Mo2、019Cr25Mo4Ni4NbTi、008Cr29Mo4、008Cr29Mo4Ni2、012Cr28Ni4Mo2Nb。前面4個牌號亦列入了GB/T 3280-2015,其化學成分見表9.6,但略有差異,主要是對S、P、的要求更為嚴格。其余的4個牌號:019Cr25Mo4Ni4NbTi即瑞典的25Cr-4Mo(Monit)鋼,008Cr29Mo4 即美國的29Cr-4Mo(S44700)鋼,008Cr29Mo4Ni2 即美國的AL29-4-2(S44800)鋼,012Cr28Ni4Mo2Nb即德國的X1CrNiMoNb28-4-2鋼,這些鋼的化學成分見表9.31。


  Cr、Mo復合(he)合(he)金(jin)化是超級(ji)(ji)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)合(he)金(jin)化特(te)點(dian),Strecher于1974年公布的(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)與鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)、耐(nai)(nai)縫隙腐蝕(shi)、耐(nai)(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)之間的(de)關系曲線,是超級(ji)(ji)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)發展的(de)基(ji)礎。為了能滿足(zu)所規定的(de)3種腐蝕(shi)條件,鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)需恰(qia)當配(pei)比,當wc在(zai)25%~32%范圍(wei)內,隨Cr含(han)(han)(han)量(liang)的(de)提高,為滿足(zu)對耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)要求,所需加入的(de)Mo含(han)(han)(han)量(liang)隨之下降(jiang)。此(ci)外,還應(ying)考慮Cr、Mo對脆性和韌(ren)脆轉(zhuan)變溫(wen)度的(de)影響(xiang),過高的(de)Cr、Mo含(han)(han)(han)量(liang)將加劇脆性相的(de)析(xi)出和升高韌(ren)脆轉(zhuan)變溫(wen)度。因(yin)此(ci),超級(ji)(ji)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)Cr、Mo均(jun)限制在(zai)一定范圍(wei)之內,形成了25Cr-4Mo、27Cr-4Mo、28Cr-2Mo、29Cr-4Mo、30Cr-2Mo等類(lei)型的(de)鐵素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。


  這類鋼(gang)鉻(ge)、鉬(mu)含量高,在600~950℃加熱和停(ting)留,極易析出σ、X、Laves等相,嚴重惡化鋼(gang)的(de)性能。因此,在高溫(wen)加熱進行(xing)熱處理時,保溫(wen)后需(xu)急冷,焊后也(ye)要求快速冷卻。


  鐵素(su)體不(bu)銹鋼的(de)韌脆(cui)轉變溫度過(guo)高是影響其(qi)應用的(de)一個(ge)重要因素(su),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)控制C、N含量(liang),熱處理時采用快速冷卻和減小截面尺(chi)寸予以(yi)解決。